一种低等效串联电阻的石英晶体的制作方法

本发明属于压电频率元器件，涉及一种低等效串联电阻的石英晶体。

背景技术：

1、石英晶体谐振器是电子信息系统的核心基准频率元件，凭借石英晶体优异的压电特性与频率温度稳定性，被称为电子设备的“心跳时钟”，广泛应用于消费电子、5g通信、工业控制、汽车电子、航空航天等领域。随着电子系统向小型化、低功耗、低相位噪声方向发展，对石英晶体谐振器的核心性能指标--等效串联电阻（esr）与品质因数（q值）提出了越来越严苛的要求：esr越低，器件起振越容易、功耗越低；q值越高，频率稳定性越好、相位噪声越低。

2、石英晶体谐振器的主流工作模式为厚度剪切振动模式，以at切型石英晶片为典型代表。其核心工作原理基于“能陷效应”：通过在晶片表面沉积金属激励电极，利用电极的质量加载效应使电极区域的谐振频率低于周边裸晶片区域，从而形成等效的能量势阱，将厚度剪切振动的机械能主要约束在电极下方的区域。理想状态下，振动能量应完全局域在电极中心区域，不向晶片外围扩散；但在实际结构中，传统平面电极仅通过金属与石英的质量差形成声阻抗差异，电极边界处的声学阻抗变化平缓，无法形成陡峭的声学势垒。

3、上述结构缺陷会导致漏波问题：一部分厚度剪切振动能量会以漏波形式沿晶片平面向边缘区域扩散，当能量传播到晶片支撑点、边缘倒角或封装键合点时，会通过锚点损耗、边缘散射、结构阻尼等形式转化为热能耗散掉，最终直接表现为esr升高、q值下降。尤其在晶片小型化的发展趋势下，电极尺寸持续缩小，能阱的约束能力进一步减弱，漏波占比显著提升，esr恶化问题成为制约小型化石英晶体性能提升的核心瓶颈。

4、为改善能限效应，目前业内采用优化电极尺寸与电极厚度、制备mesa凸台结构、晶片边缘做斜面处理等方法进行处理，但单纯改电极能陷提升有限，mesa、边缘斜面则会提升制程难度与生产成本，仍有一定的局限之处。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种低等效串联电阻的石英晶体（结构），解决现有技术中，传统平面电极石英晶体仅依靠电极质量加载形成能阱，电极边界声阻抗变化平缓，厚度剪切振动能量易漏波扩散，导致等效串联电阻高、品质因数低，制约小型化石英晶体性能提升的技术问题。

2、为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：

3、一种低等效串联电阻的石英晶体，包括石英压电晶片基体；所述石英压电晶片基体的正面设置有正面主电极；反面设置有与所述正面主电极位置对应的反面主电极；

4、所述石英压电晶片基体上设置有多个声学阻隔通槽；所述声学阻隔通槽沿所述正面主电极与反面主电极的外围布置，且不与主电极相接触；所述声学阻隔通槽为沿厚度方向完全贯穿所述石英压电晶片基体的通槽；各所述声学阻隔通槽合围形成环绕主电极区域的声学阻抗突变边界。

5、进一步地，所述正面主电极与反面主电极为矩形结构，所述声学阻隔通槽设置有四条，分别对应布置在矩形主电极的四条边外侧，且沿对应边的长度方向延伸。

6、进一步地，各条声学阻隔通槽首尾不相连接，通槽之间的间隙用于布置电极引出结构。

7、进一步地，所述正面主电极与反面主电极为对称设置的叠层金属结构，由粘附层与主电极层组成；所述粘附层为cr层；所述主电极层为au层。

8、进一步地，所述石英压电晶片基体的正面还设置有正面副电极、电极引出导带与端部焊接焊盘；所述正面副电极呈对角分布于石英压电晶片基体的拐角位置，所述端部焊接焊盘设置于石英压电晶片基体的另一组对角位置。

9、进一步地，所述电极引出导带连接于正面主电极与端部焊接焊盘之间，且位于相邻声学阻隔通槽的间隙处。

10、进一步地，所述石英压电晶片基体的反面设置有与正面副电极、电极引出导带、端部焊接焊盘一一对应且对称布置的反面副电极、反面引出导带与反面焊接焊盘。

11、进一步地，所述声学阻隔通槽的内侧壁与对应侧主电极的边缘之间保持预设间距，所述预设间距为目标谐振频率下石英晶片内厚度剪切声波波长的1/4至5倍，用于匹配声波反射相位。

12、进一步地，所述声学阻隔通槽为中空通道，其横截面形状为矩形和波形等可形成中空腔体、实现声学阻隔的轮廓。

13、进一步地，所述声学阻隔通槽的横截面为矩形。

14、本发明的有益效果：本发明在电极外围设置贯穿式声学阻隔通槽后，形成了声学阻抗突变边界，当向外泄漏的厚度剪切振动波传播至通孔内侧壁时，会在声阻抗突变界面处发生强烈反射，绝大部分振动能量被反射回电极中心的有效振动区域，无法继续向外扩散，降低了石英晶体的等效串联电阻，减少了机械能量耗散，提高了品质因数。

1.一种低等效串联电阻的石英晶体，包括石英压电晶片基体（100）；所述石英压电晶片基体（100）的正面设置有正面主电极（200）；反面设置有与所述正面主电极（200）位置对应的反面主电极；其特征在于：

2.根据权利要求1所述的一种低等效串联电阻的石英晶体，其特征在于：所述正面主电极（200）与反面主电极为矩形结构，所述声学阻隔通槽（600）设置有四条，分别对应布置在矩形主电极的四条边外侧，且沿对应边的长度方向延伸。

3.根据权利要求2所述的一种低等效串联电阻的石英晶体，其特征在于：各条声学阻隔通槽（600）首尾不相连接，通槽之间的间隙用于布置电极引出结构。

4.根据权利要求1所述的一种低等效串联电阻的石英晶体，其特征在于：所述正面主电极（200）与反面主电极为对称设置的叠层金属结构，由粘附层与主电极层组成。

5.根据权利要求2所述的一种低等效串联电阻的石英晶体，其特征在于：所述石英压电晶片基体（100）的正面还设置有正面副电极（400）、电极引出导带（500）与端部焊接焊盘（300）；所述正面副电极（400）呈对角分布于石英压电晶片基体（100）的拐角位置，所述端部焊接焊盘（300）设置于石英压电晶片基体（100）的另一组对角位置。

6.根据权利要求5所述的一种低等效串联电阻的石英晶体，其特征在于：所述电极引出导带（500）连接于正面主电极（200）与端部焊接焊盘（300）之间，且位于相邻声学阻隔通槽（600）的间隙处。

7.根据权利要求6所述的一种低等效串联电阻的石英晶体，其特征在于：所述石英压电晶片基体（100）的反面设置有与正面副电极（400）、电极引出导带（500）、端部焊接焊盘（300）一一对应且对称布置的反面副电极、反面引出导带与反面焊接焊盘。

8.根据权利要求1所述的一种低等效串联电阻的石英晶体，其特征在于：所述声学阻隔通槽（600）的内侧壁与对应侧主电极的边缘之间保持预设间距，所述预设间距为目标谐振频率下石英晶片内厚度剪切声波波长的1/4至5倍，用于匹配声波反射相位。

9.根据权利要求1所述的一种低等效串联电阻的石英晶体，其特征在于：所述声学阻隔通槽（600）为中空通道，其横截面形状为矩形和波形等可形成中空腔体、实现声学阻隔的轮廓。

10.根据权利要求9所述的一种低等效串联电阻的石英晶体，其特征在于：所述声学阻隔通槽（600）的横截面为矩形。